让 GCC 优化手动组装

Question

为了使 GCC 在我每次执行 |= 或 &= 时都不会生成加载-修改-存储操作，我定义了以下宏：

#define bset(base, offset, mask) bmanip(set, base, offset, mask)

#define bclr(base, offset, mask) bmanip(clr, base, offset, mask)

#define bmanip(op, base, offset, mask) \
asm("pshx");\
asm("ldx " #base);\
asm("b" #op " " #offset ",x " #mask);\
asm("pulx")

而且它们工作得很好；反汇编的二进制文件是完美的。

当我按顺序使用多个时，问题就来了：

inline void spi_init()
{
  bset(_io_ports, M6811_DDRD, 0x38);
  bset(_io_ports, M6811_PORTD, 0x20);
  bset(_io_ports, M6811_SPCR, (M6811_SPE | M6811_DWOM | M6811_MSTR));
}

这会导致：

00002227 <spi_init>:
    2227:       3c              pshx
    2228:       fe 10 00        ldx     0x1000 <_io_ports>
    222b:       1c 09 38        bset    0x9,x, #0x38
    222e:       38              pulx
    222f:       3c              pshx
    2230:       fe 10 00        ldx     0x1000 <_io_ports>
    2233:       1c 08 20        bset    0x8,x, #0x20
    2236:       38              pulx
    2237:       3c              pshx
    2238:       fe 10 00        ldx     0x1000 <_io_ports>
    223b:       1c 28 70        bset    0x28,x, #0x70
    223e:       38              pulx
    223f:       39              rts

有没有办法让 GCC (3.3.6-m68hc1x-20060122) 自动优化出冗余堆栈操作？

Answer 1

gcc 将始终发出您告诉它发出的汇编指令。因此，与其显式编写代码来加载具有您想要操作的值的寄存器，不如告诉 gcc 代表您执行此操作。您可以使用寄存器约束来做到这一点。

不幸的是，6811 代码生成器似乎不是 gcc 的标准部分 --- 我没有发现手册中的文档。因此，我无法指出文档中特定于平台的部分。但是您需要阅读的通用位在这里：http://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc-4.8.1/gcc/Extended-Asm.html#Extended-Asm

语法很奇怪，但总结是：

asm("instructions" : outputs : inputs);

...其中inputs 和outputs 是约束列表，它们告诉gcc 将什么值放在哪里。经典的例子是：

asm("fsinx %1,%0" : "=f" (result) : "f" (angle));

f表示命名值需要进入浮点寄存器； = 表示它是一个输出；然后将寄存器的名称代入指令中。

所以，你可能会想要这样的东西：

asm("b" #op " " #offset ",%0 " #mask : "=Z" (i) : "0" (i));

...其中i 是一个包含您要修改的值的变量。 Z 您需要在 6811 gcc 文档中查找 --- 这是一个约束，它代表一个对正在生成的 asm 指令有效的寄存器。 0 表示输入与输出 0 共享一个寄存器，用于读/写值。

因为你已经告诉 gcc 你想要 i 成为什么寄存器，它可以将这些知识集成到它的寄存器分配器中，并找到以最少的代码量在你需要它的地方获得 i 的最低成本方法. （有时不需要额外的代码。）

gcc 内联汇编非常扭曲和怪异，但非常强大。花一些时间彻底了解约束系统以充分利用它是值得的。

（顺便说一句，我不知道 6811 代码，但您是否忘记将运算结果放在某个地方？我希望看到 stx 与 ldx 匹配。）

更新：哦，我知道bset 现在在做什么 --- 它将结果写回内存位置，对吗？这仍然是可行的，但它有点更痛苦。您需要告诉 gcc 您正在修改该内存位置，以便它知道不依赖任何缓存值。您需要一个带有约束m 的输出参数，它代表该位置。检查文档。